Опыт 1. Поверка индукционного счётчика энергии

При поверке счётчика погрешность согласно ГОСТа определяется для различных режимов работы при выполнении следующих условий:

1) напряжение не должно отличаться от номинального более, чем на ±1%;

2) частота тока не должна отличаться от номинальной более, чем на 0,5%;

3) температура окружающего воздуха 20°± 3° С;

4) до определения погрешности счётчик должен находиться под напряжением не менее 60 мин., а в цепи тока – под каждой нагрузкой не менее 15 мин.;

5) напряжённость внешнего магнитного поля не должна превышать 80 А/м.

К методу испытаний предъявляются следующие требования:

1) предельная погрешность измерения истинного расхода энергии должна быть в три раза меньше допускаемой погрешности счётчика;

2) отклонение стрелки показывающих приборов, применяемых для определения относительной погрешности, должно быть не менее 1/3 шкалы;

3) при определении влияния напряжения мощность нагрузки должна меняться пропорционально напряжению при неизменном токе в последовательных обмотках;

4) время измерения определённого количества оборотов счётчика должно быть не менее 50 сек.

Согласно этим требованиям производится выбор метода и средств измерений, реализованных в схеме рис. 6.1.

По точности счётчики активной энергии делятся на классы 0,5; 1,0; 2,0; 2,5.

Для счётчиков класса 2,5 суммарная погрешность измерения мощности и времени не должна превышать 0,8%. Погрешность измерения секундомером времени протяжённостью порядка 50 – 60 с не превышает 0,2%, поэтому для измерения мощности используем ваттметр класса точности 0,5. В этом случае

δ_W = δ_P + δ_t ≤ 0,8% ,

где δ_W, δ_P, δ_t – относительные погрешности измерения энергии, мощности и времени соответственно.

Для контроля величины напряжения можно использовать вольтметр электромагнитной или электродинамической системы класса точности 0,5 с пределом измерения U_m= 150В. При измерении этим прибором напряжения 127В (номинальное напряжение счётчика) максимально возможная погрешность будет равна

δ_U = = 0,6% <1%.

Класс точности амперметров не регламентируется ГОСТом, но в данной схеме используются амперметры класса точности 0,5 для того, чтобы можно было убедиться, что трансформатор тока высокого класса точности практически не вносит погрешности в измерение тока.

Порядок выполнения опыта

1. Рассчитать номинальную постоянную счётчика С₀.

2. Рассчитать и внести в табл.6.1 значения токов, напряжений и отсчётов по шкале ваттметра, которые необходимы для установки всех, указанных в таблице, значений мощности нагрузки. Количество оборотов диска счётчика n при нагрузке, равной 100% Р_Н, задаёт преподаватель. Остальные значения определяются в том же процентном отношении, что и соответствующая мощность нагрузки.

3. Произвести поверку счётчика, для чего:

3.1. Определить влияние изменения тока нагрузки при номинальном напряжении и соsφ=1, для этого:

3.1.1. Установить мощность нагрузки 100% Р_Н, для чего вначале ЛАТРом (рис.6.1) установить напряжение, равное номинальному напряжению поверяемого счётчика, а затем реостатами установить ток, соответствующий номинальной мощности счётчика. Точность установки мощности контролировать только по показанию ваттметра, при этом ток и

сosφ могут незначительно отличаться от требуемых значений.

3.1.2. Секундомером измерить время заданного числа оборотов n при данной нагрузке.

3.1.3. Рассчитать действительную постоянную С и определить относительную погрешность счётчика при этой нагрузке. Данные эксперимента и расчётов занести в табл.6.1.

Таблица 6.1

Харак-теристика нагрузки сosφ	Мощность нагрузки РН,%	Показания ваттметра Р		n, об.	t, с	I		U		C, Вт·с/об	δ, %
		дел.	Вт			IН, %	А	UН, %	В
1	100					100		100
1	80					80		100
1	50					50		100
1	20					20		100
1	115					115		100
1	110					100		110
0.5	50					100		100
самоход	0					0		110

3.1.4. Повторить действия, указанные в п. 3.1.1– 3.1.3 для нагрузок 80, 50, 20 и 115% Р_Н.

Примечания:

При поверке счётчика под нагрузкой 115% PН амперметры будут перегружены, однако такая перегрузка для электромагнитных приборов допустима. В процессе работы пределы измерения приборов изменять только после отключения схемы.

3.2. Определить влияние изменения напряжения питания при соsφ=1 и номинальном токе, для чего:

3.2.1. Установить мощность нагрузки, равную 110% P_Н. Для этого ЛАТРом установить напряжение 110% U_Н, а реостатами R₁ и R₂ – ток в токовой цепи счётчика, равный I_Н.

3.2.2. Повторить действия согласно п.3.1.2– 3.1.3.

3.2.3. Уменьшить напряжение на выходе ЛАТРа до 0, сопротивления реостатов увеличить до максимального значения.

3.3. Определить влияние изменения характера нагрузки, для чего:

3.3.1. Тумблером К включить дроссель в цепь нагрузки и при номинальном напряжении питания реостатами R₁ и R₂ установить , а активную мощность нагрузки, равную 50% P_Н (при показании фазометра соsφ = 0,5).

3.3.2. Повторить действия, описанные в п. 3.1.2–3.1.3, 3.2.3. Выключить ЛАТР из сети.

3.4. Проверить наличие самохода счётчика, для чего:

3.4.1. Разорвать цепь нагрузки, сняв, например, провод, соединяющий реостаты R₁ и R₂ .

3.4.2. Включить ЛАТР в сеть и установить напряжение 110% U_Н.

3.4.3. В течении 1–2 минут проследить за движением диска счётчика. Если диск остановится, не сделав более одного оборота, самоход отсутствует.

3.4.4. Уменьшить ЛАТРом напряжение до 0 и выключить его из сети.

4. По результатам экспериментов сделать вывод о соответствии счётчика его классу точности. Для счётчиков активной энергии класса 2.5 относительные погрешности имеют следующие значения:

4.1. При соsφ=1 и токе I=0,1I_Н погрешность не должна превышать ±3,5% и при токе от 10 до 150% от номинального не должна превышать ±2,5%.

4.2. При соsφ=0,5 и токе от 20 до 150% от номинального погрешность не должна превышать ±4%.

4.3. Погрешности счётчиков при отклонении напряжения на ±10% от номинального не должны превышать ±1,5% при соsφ=1 и номинальном токе.

4.4. При отсутствии тока в токовой обмотке счётчика и при напряжении от 80 до 110% от номинального диск счётчика не должен делать более одного оборота.

5. По результатам эксперимента (табл. 6.1) построить зависимость погрешности счётчика от мощности нагрузки δ = f(P). В табл.6.2 внести основные характеристики используемых в схеме приборов и преобразователей.

Таблица 6.2

Наименование элемента схемы	Тип	Система	Класс точности	IН	UН	RН	Постоянная прибора